Q-Integral – Aktives Blindleistungsmanagement mit dynamischen Blindleistungsquellen an der Schnittstelle Verteilungsnetz und Übertragungsnetz

Mit dem stetig wachsenden Anteil von erneuerbaren Energiequellen steht das Stromnetz vor großen Herausforderungen. Um die Verteilungs- und Übertragungsnetze auch in Zukunft sicher betreiben zu können, müssen bestehende Konzepte der Netzbetriebsführung angepasst und neue entwickelt werden. Insbesondere das Blindleistungsmanagement erfährt aufgrund der veränderten Blindleistungsflüsse in den nächsten Jahren eine starke Veränderung, denn hier zeichnen sich gegensätzliche Trends ab. Einerseits entfallen herkömmliche Blindleistungsquellen in Form konventioneller Kraftwerke. Andererseits wird der Bedarf an Blindleistung zusätzlich steigen und aufgrund der fluktuierenden Einspeisung von Wind- und PV-Kraftwerken ebenfalls stärkeren Schwankungen unterworfen sein.

Diese Veränderungen basieren zum einem auf den Wegfall herkömmlicher Blindleistungsquellen in Form von zentralen konventionellen Kraftwerken in Übertragungsnetzen hin zu den dezentralen erneuerbaren Energieanlagen in den Verteilnetzen. Somit ergeben sich zukünftig bidirektionale Lastflüsse, die aufgrund der volatilen Einspeisecharakteristik Schwankungen unterworfen sind. Zum anderen hat die Blindleistungsstudie des BMWi gezeigt, dass der Bedarf an Blindleistung im Übertragungsnetz steigen wird. Um in Zukunft diese Herausforderungen meistern zu können, werden von den Netzbetreibern sehr hohe Investitionskosten erwartet. Genau hier setzt das vom BMWi mit ca. 1,9 Millionen Euro geförderte Forschungsprojekt Q-Integral an. Mit einer ganzheitlichen Untersuchung des Themas Blindleistung sollen drängende Fragen beantwortet und kostengünstige Alternativen untersucht werden. Die Potenziale der verschiedenen Blindleistungserbringungsoptionen auf Verteilungs- und Übertragungsnetzebene sollen technisch und wirtschaftlich analysiert und nutzbar gemacht werden.

• Hierfür wird von der TU Braunschweig mit Hilfe der Industriepartner ein angepasstes aktives Blindleistungsmanagement entwickelt. Dieses zu entwickelnde Blindleistungsmanagement verfolgt einen spannungsebenenübergreifenden Ansatz, bei dem Blindleistungsflüsse bei Bedarf über Netzbetreibergrenzen hinweg gesteuert und optimiert werden
• Die OTH Regensburg und der Kompensationsanlagenhersteller KBR beschäftigen sich dagegen mit dem Thema der Netzplanung. Hierbei werden sie ein Planungsverfahren erarbeiten, bei dem verschiedene Blindleistungsquellen – insbesondere auch betriebliche Kompensationsanlagen – durch eine technische und wirtschaftliche Analyse vergleichend bewertet werden können
• Eine grundlegende Fragestellung im Zusammenhang mit der Ausarbeitung erweiterter Blindleistungsstrategien ist die mögliche Beeinflussung bestehender Schutzkonzepte der Verteilungs- und Übertragungsnetze. Durch die sich verändernden Blindleistungsflüsse und den Einsatz von Blindleistungsmanagementverfahren ist eine Beeinträchtigung der Funktionsfähigkeit bestimmter Schutzkonzepte wahrscheinlich. Das Fraunhofer ISE analysiert diese Beeinflussungen und entwickelt gegebenenfalls neue Schutzkonzepte. Zudem beschäftigt sich das Fraunhofer ISE mit der Geschwindigkeit, mit der verschiedene Quellen Blindleistung bereitstellen können. Einer der Vorteile von erneuerbaren Energiequellen besteht darin, dass diese Blindleistungsänderungen sehr schnell umsetzten können. Dies kann jedoch potentiell zu Instabilitäten in den Stromnetzen führen. Zur Vermeidung dieser werden die Regeldynamiken der verschiedenen Blindleistungsquellen analysiert und die Auswirkungen unterschiedlicher Dynamiken auf die Netzstabilität untersucht